KR20000005260A - 도전성 접촉 유니트 시스템 - Google Patents

도전성 접촉 유니트 시스템 Download PDF

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Abstract

도전성 접촉 유니트에 있어서, 접촉자 자신 또는 침상체 접촉자를 바이어스시키기 위한 압축코일스프링의 기단부가, 기판에 마련된 지지공에 수용된다. 기판의 내부도체의 일단이 지지공의 저부에 노출되어 있으며, 상기 노출부분이, 압축 코일스프링의 기단부와 전기적으로 접속된다. 따라서, 전기적 커넥터가 불필요하고 기판의 내부도체와 접속자 사이의 전기저항이 극소화된다. 양호한 전기적 접촉을 달성하기 위해, 압축 코일스프링의 기단부를, 평탄하거나 오목부가 마련된 내부도체의 노출부분에 대해 납땜할 수 있다.

Description

도전성 접촉 유니트 시스템
종래, 프린트 배선판의 도체 패턴이나 전자부품 등의 전기적 검사를 행하기 위해, 또는 웨이퍼 테스트용 등의 접촉 프로브나 반도체 소자용 소켓 및 커넥터에 다양한 구조의 도전성 접촉자가 이용되고 있다. 예들 들어 웨이퍼 테스트에 있어서는, DC 테스트를 행하고, 웨이퍼를 1개씩 작은 칩으로 잘라낸 후에 각각의 칩에 AC 테스트를 행하고 있다.
상기 웨이퍼 테스트에 있어서는, 도 16에 나타낸 것처럼, 피접촉체로서의 검사대상인 웨이퍼(2)에 대해, 니들형상의 도전성 접촉자(31)를 판형상 지지체(32)에 마련한 프로브 카드라 불리는 검사유니트에 의해 행하는 것이 있다. 그 니들타입은, 도전성 및 탄성 와이어를 곰의 손 형상으로 설치한 접촉자(31)를 이용한 구조이다. 이 타입에서는 접촉자(31)의 니들부가 길기 때문에 전기특성이 나쁜데, 예를 들어 50MHz정도의 신호속도가 한계로 되어있다. 또, 피접촉체로서의 대상물이 반구형상을 하고 있는 것에 대해서는 미끄러 떨어지기 쉽기 때문에 접촉상태가 불안정하다.
한편, 최근의 고속 엑세스화에 대응하기 위해 개발된 멤브레인(Membrane)타입으로서 도 17에 나타낸 멤브레인 프로브(33)가 알려져 있다. 이 멤브레인 프로브(33)는, 지지체(32)에 결합한 필름형상기판(34)에 접촉자로서의 돌기(35)를 설치한 것이다. 그런데, 돌기(35)자체에 탄성이 없기 때문에 안정된 접촉압(접촉저항)을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다.
이에 도 17에 나타낸 것처럼, 필름형상기판(34)의 돌기(35)를 설치한 측과는 상반되는 반대면을 고압공기에 의해 누름으로써, 돌기(35)와 웨이퍼와의 필요한 접촉상태를 확보하도록 하고 있다. 그런데, 돌기(35)의 높이에 편차가 있으며, 웨이퍼측도 완전히 평탄하지는 않으므로, 그와같은 각 돌기간의 높이의 편차에는 대응할 수 없기 때문에 접촉저항이 불안정해진다는 문제가 있다.
또, 프린트 배선판의 도체 패턴이나 반도체 제품 등의 전기적검사를 행하기에 적합한 접촉 프로브에 이용되는 도전성 접촉 유니트에는, 도전성 침상체(針狀體)를 통형상의 홀더내에 축선방향으로 출몰 가능하도록 지지하고 돌출방향으로 이탈을 방지하고, 도전성 침상체를 압축 코일스프링에 의해 돌출방향으로 탄성 바이어스 되도록 한 것이 있다. 그와 같은 도전성 접촉 유니트에 있어서는, 도전성 침상체의 돌출방향 선단을 검사대상에 탄력적으로 접촉시켜, 전기신호를 검사대상과 외부회로와의 사이에서 전달하도록 하고있다.
그런데, 압축 코일스프링에 전기가 흐르는 경우에는, 그 권수의 제곱으로 인덕턴스가 증가한다. 그 때문에 접촉 프로브에 흐르는 전기신호가 고주파신호(예를 들어 수십MHz∼수GHz)인 경우에는, 코일 형상의 도체에 고주파신호가 흐르게 되어 인덕턴스 및 저항이 증가하고, 검출신호에 전기특성의 열화가 생긴다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 프린트 배선판이나 반도체 소자의 검사나 웨이퍼테스트를 행하기 위해 사용되는 접촉 프로브나 프로브 카드, 혹은 반도체 소자, 그 외의 전기기기를 위한 소켓이나 커넥터 등에 적합한 도전성 접촉 유니트 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예로서 구성된 웨이퍼 테스트용의 접촉 유니트를 나타내는 부분측면도.
도 2는 도 1의 요부확대측단면도.
도 3은 중계기판을 이용한 본 발명의 제2실시예를 나타내는, 도 2에 대응하는 도면.
도 4는 지지공의 일부를 획정하기 위하여 절연판을 이용한 본 발명의 제3실시예를 나타내는, 도 1에 대응하는 도면.
도 5는 도 4의 요부확대측단면도.
도 6은 중계기판 및 절연판의 양자를 이용한 본 발명의 제4의 실시예를 나타내는, 도 1에 대응하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 제5실시예를 나타내는, 도 2와 마찬가지의 도면.
도 8은 본 발명에 따른 제6실시예를 나타내는, 도 2와 마찬가지의 도면.
도 9는 본 발명에 따른 제7실시예를 나타내는, 도 2와 마찬가지의 도면.
도 10은 본 발명에 따른 제8실시예를 나타내는, 도 2와 마찬가지의 도면.
도 11은 본 발명에 따른 제9실시예를 나타내는, 도 2와 마찬가지의 도면.
도 12는 침상(針狀)의 접촉자와, 그것을 탄력적으로 지지하는 별체의 압축 코일스프링을 이용한, 본 발명에 따른 제10실시예를 나타내는 종단면도.
도 13은 도 12에 나타낸 도전성 접촉자의 검사상태를 나타내는, 도 12에 대응하는 도면.
도 14는 본 발명에 따른 제11의 실시예를 나타낸 요부단면도.
도 15는 본 발명에 따른 제12실시예를 나타내는, 도 12에 대응하는 도면.
도 16 및 17은 종래의 검사유니트를 단순화하여 나타내는 측면도.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 주된 목적은, 구조가 간단하며, 접촉자를 고밀도로 배치하기에 적합한 도전성 접촉 유니트 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은, 구조가 간단하며, 경제적으로 제조가능한 도전성 접촉 유니트 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은, 전기적 특성이 양호한 도전성 접촉 유니트 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 혹은 다른 목적은, 도전성 접촉 유니트 시스템으로서, 제1 및 제2의 면을 가지는 기판과, 상기 제2의 면에서 끝나는 단부를 가지는 내부도체와, 상기 내부도체의 상기 단부를 내부에서 노출시키도록 상기 제2의 면에 마련된 지지공과, 상기 지지공내에 수용되어 상기 내부도체의 상기 노출단부와 전기적으로 접촉하는 내단(內端)과, 상기 지지공으로부터 출몰 가능하도록 돌출하고, 피접촉체에 접촉하기에 적합한 외단(外端)을 가지는 접촉자와, 상기 접촉자를 탄력적으로 지지하는 바이어스 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템을 제공함에 따라 달성된다.
따라서, 탄성 바이어스 수단의 일부를 기판의 내부회로와 전기적으로 접속하는 것을, 커넥터 등을 사용하지 않고 지지공에 의해 가이드하여 행할 수 있고, 저저항화(低抵抗化)를 저해하는 신호전송 경로중의 접촉부를 없애고, 저저항화를 용이하게 행할 수 있다. 또, 전체적인 구성이 단순화되어 제조비용이 저감된다. 특히, 조립과 수리 및 보수작업이 용이해진다. 중계기판을 이용하거나 적정기판을 적합시킴에 따라, 접촉 유니트를 다른 용도로 간단히 적합시킬 수 있다. 통상, 상기 기판이 내부회로를 구비하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 접촉자가 상기 지지공내에 수용된 기단(基端)을 가지는 도전성 코일부재를 포함하며, 도전성 코일 부재가 상기 바이어스 수단을 이루기 위한 소요의 탄성을 가진다. 이 경우, 접촉자를 기판의 내부도체에 직접 접속할 수 있으며, 신호 전송로의 저항치를 용이하게 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 코일부재의 상기 기단이 밀권부(密卷部)를 가짐으로써, 내부 도체의 노출부분에 마련된 오목부내에 꽉 끼워 넣거나, 내부도체의 노출부분에 강하게 눌러 붙이거나 할 수 있다. 전기적 및 기계적으로 양호한 접속상태를 실현하기 위해, 상기 코일부재의 상기 기단이 상기 내부도체에 전기적으로 접속된 상기 지지공의 부분에 납땜 접속되어 있는 것이 특히 바람직하다.
각 접속 유니트의 접촉자의 돌출길이를 정확히 제어하기 위해, 상기 코일부재가, 예비 압축상태로 상기 지지공내에 지지된 조권부(粗卷部)를 가져도 좋다. 통상, 접촉 유니트 시스템은, 다수의 점을 동시에 검사할 수 있도록 서로 근접 배치한 다수의 접촉자를 가진다. 상기 코일부재의 상기 조권부가 대(大)피치부 및 소(小)피치부를 갖는 것이라면, 코일부재가 다소 변경되면, 소 피치부에 인접하는 코일소선(素線)이 서로 접촉하고, 전기신호는 코일소선을 따라 나선상으로 전달되는 대신에, 직선적으로 축선방향으로 전달되게 된다. 코일부재의 외단도, 신호 전송로의 인덕턴스를 마찬가지로 저감하기 위해 밀권부를 가져도 좋다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 접촉자가, 상기 지지공내에서 슬라이딩 가능하도록 수용된 침상체로 이루어지고, 상기 바이어스 수단이 상기 지지공의 저부와 상기 접촉자에 마련된 환상(環狀)단차부와의 사이에 배치된 압축 코일스프링을 구비하여 이루어진다. 이 실시예는 접촉자를 위한 스트로크를 용이하게 비교적 크게 할 수 있어, 프린트 기판이나 반도체 소자 등의 비교적 큰 부품을 엑세스하는데 적합하다.
적어도, 상기 접촉자의 선단과 검사대상 사이의 접촉 결과, 상기 압축 코일스프링이 압축변형된 때에는, 상기 접촉자의 기단과 전기적으로 접속해야 할 밀권부를 이루는 기단부를, 상기 압축 코일스프링이 가져도 좋다. 거기에 전기신호는 코일스프링의 밀권부를 통해, 접촉자의 선단에서 내부도체에 흐를 수 있으며, 나선형의 경로가 아닌, 직선적인 경로를 통해 흐를 수 있다. 이 때문에 신호전송로의 저항 및 인덕턴스를 극소화할 수 있다. 이는 상기 밀권부에 인접하는 코일 소선들이 땜납 또는 납재에 의해 결합되어 있는 경우에 특히 현저하다.
코일부재와 접촉자 사이의 양호한 접촉을 확보하고, 조립시, 또는 그때까지의 사이에 일체적인 유니트로서 취급할 수 있도록, 상기 접촉자에, 상기 코일 스프링의 선단부에 탄력적으로 끼워넣을 칼라부가, 상기 환상단차부에 인접하여 마련되어도 좋다.
상기 지지공은, 상기 내부도체의 상기 노출단부에 마련된 오목부에 의해 획정되어도 좋다. 어셈블리는, 상기 기판의 상기 제2의 면에 배치된 절연판을 다시 가지며, 상기 지지공이, 상기 내부도체의 상기 노출단부 및 거기에 축선방향으로 정돈되도록 상기 절연판에 마련된 관통공의 내주면에 의해 획정되어도 좋다.
상기 절연판에 마련된 상기 관통공은, 상기 기판으로부터 떨어진 측의 단부에 소경부(小徑部)를 가지며, 상기 소경부가, 상기 접촉자의 상기 지지공으로부터의 돌출길이를 규제하기 위한 규제수단을 구성하여도 좋다. 혹은, 어셈블리는, 상기 절연판의, 상기 기판에서 떨어진 측의 면에 배치된 지지판을 더 가지며, 상기 지지판이, 상기 절연판의 상기 관통공에 맞게 배치하고, 상기 절연판의 상기 관통공보다 작은 직경의 관통공을 가지며, 이에 의해 상기 접촉자의 상기 지지공으로부터의 돌출길이를 규제하기 위한 규제수단을 구성하여도 좋다. 이렇게 하여, 접촉자의 지지공으로부터의 돌출길이를 제어하고, 다수의 접촉자가 서로 밀집하여 배치되며, 다수의 점을 동시에 검사하는 경우에도, 정확하고 안정된 접촉을 실현할 수 있다. 이는 특히, 검사되는 다수의 점이 정확히 하나의 면상에 있지않고, 다소 높이에 편차가 있는 경우에 유용하다.
도 1은, 본 발명이 적용된 웨이퍼 테스트용의 프로브카드(1)를 나타내는 부분측면도이다. 도 1에 있어서, 검사대상인 피접촉체로서의 웨이퍼(2)에, 기판으로서의 하중판(3)이 마주하고 있으며, 그 하중판(3)의 외면(웨이퍼(2)를 마주하는 뒷면)에 소정수의 도전성 접촉자(4)가 설치되어 있다. 웨이퍼 테스트시에는, 하중판(3)을 구동장치(미도시)로 웨이퍼(2)측으로 소정량 이동시켜, 각 접촉자(4)를 웨이퍼(2)에 접촉시킨다.
상기 프로브카드(1)의 구조를 도 2의 요부확대 측단면도를 참조하여 이하에 설명한다. 이 하중판(3)은 양호한 전기특성을 발휘시키기 위해, 복수의 그라운드 층(5)등을 두께방향으로 간격을 두고 적층한 다층기판으로 이루어지며, 각 그라운드 층(5)을 적절히 두께방향으로 우회하며 돌려지도록 형성된 전기회로의 일부로서의 내부도체(6)를 가진다.
하중판(3)의 웨이퍼에 대향하는 측의, 내부도체(6)의 노출부분(6a)에는, 웨이퍼를 향하여 개구된 지지공(7)으로서, 그대로 기능하는 오목부(6b)가 형성되어 있다. 즉, 지지공(7)의 내주면 및 저면은 내부도체(6)의 일부를 이루는 재료에 의해 형성되어 있다. 이 지지공(7)내에, 도전성 코일 스프링 형상체로 이루어지는 접촉자(4)의 일부가 몰입상태로 맞춰 넣어지며, 고착수단으로서 예를 들어 납땜되어 있고, 내부도체(6)와 접촉자(4)가 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다.
본 도시예에서는, 상기 접촉자(4)의 일부가 코일의 밀착감김상태로 형성되어 있으며, 그 밀착감김부분이 지지공(7)내에 수용되고, 잔여의 조권부분이 지지공(7)으로부터 돌출되어 있다. 이와같이 접촉자(4)를 코일 스프링상태로 함으로써, 원통상 홀더에 의해, 똑바른 침상부재를 이루는 접촉자를 지지하도록 한 종래 형식의 접촉프로브 구조의 것에 비해 각 접촉자 간격을 좁혀서 설치가능하다. 따라서, 복수의 접촉자(4)를 설치하는 구조에 있어서 좁은 피치화를 용이하게 할 수 있으며, 조권부의 권수를 조절하여 돌출방향의 높이를 1mm이하 등으로 낮게 함으로써, 인덕턴스를 낮출 수 있으며, 충분한 굴곡폭을 확보해가며 인덕턴스의 악화를 적절하게 방지할 수 있음과 동시에, 저저항화에 의한 전기특성이 우수한 검사를 할 수 있다.
상기 도시예에서는 단순한 하중판(3)의 접촉자(4)를 마련한 예를 나타냈지만, 도 3에 나타낸 것처럼, 웨이퍼(2)에 대향하는 하중판(3)의 면에 중계기판(8)을 배치한 구조로 적용할 수도 있다. 이 제2의 실시형태의 경우에는, 중계기판(8)에, 하중판(3)의 내부도체(6)와 마찬가지의 중계내부도체(9)를 그 두께방향으로 관통상태로 마련하며, 각 중계내부도체(9)는 예를 들어 땜납 볼이나 핀을 이용하여 대응하는 하중판(3)의 내부도체(6)에 접속되며, 내부도체(6)의 오목부(6a)와 마찬가지의 오목부(9b)를, 중계내부도체(9)의 노출부분(9a)에 마련하고, 그것에 의해 검사대상을 향해 열린 지지공(7)을 획정하고 있다.
그리고, 상기 제1의 실시형태와 마찬가지로 지지공(7)에 의해 그 구멍내에 접촉자(4)의 밀착감김부분을 몰입상태로 하여 예를 들어 납땜으로 고착하여 접촉자(4)를 지지한다. 이 경우에는, 하중판(3)에 있어서, 웨이퍼(2)에 대향하는 내부도체(6)의 노출부분(6a)의 배치를 바꾸기 어렵고, 이들 노출부분(6a)의 피치를 작게 하기 곤란한 경우에도, 하중판(3)의 내부도체(6)의 배선패턴의 제약을 강하게 받지않고 중계기판(8)의 중계내부도체(9)의 설치를 자유로 설정할 수 있기 때문에, 최종적으로 중계기판(8)의 외면에 설치되는 접촉자(4)의 피치를 좁게 할 수 있다. 따라서, 하중판(3) 자체를 좁은 피치화에 대응시켜 만들 때의 곤란성을 경감시킬 수 있다. 그 외 상기와 같은 효과를 얻는다.
다음으로, 도 4 및 5에 본 발명에 따른 제3의 실시형태를 나타낸다. 또, 상기 각 도시예와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세설명은 생략한다. 이 예에서는 하중판(3)에 합성수지 등으로 이루어진 절연판(11)을 배치하고, 내부도체(6)에는 상기와 같은 오목부를 마련치 않고, 각 지지공(7)은 절연판(11)에 마련된 관통공(12) 및, 저면을 획정하는 내부도체(6)의 평탄한 노출부분(6a)을 조합함으로써 구성되어 있다.
또한, 내부도체(6)의 노출부분(6a)이 지지공(7)의 저면에 상당하는 부분을 이루도록, 절연판(11)은 하중판(3)과 서로 맞춰 배치되어 있다. 그 후, 접촉자(4)의 밀착감김부분을 대응하는 지지공(7)에 삽입하고, 내부도체(6)의 노출부분(6a)에 납땜으로 고착된다. 이것은 절연판(11)과 하중판(3)을 일체화한다. 또, 관통공(12)에 도전체에 의해 도금을 행함으로써, 접촉자(4)를 관통공(12)에 납땜으로 고착할 수 있으며, 하중판(3)과 절연판(11)과 접촉자(4) 사이의 고착성을 향상시킬 수 있다.
이 구체예에서는, 단순한 하중판에 절연판(11)을 적층상태로 배치하여 구성할 수 있으며, 종래 자산의 활용을 꾀할 수 있다.
또, 도 6에, 도 4 및 5의 도시예의 것에 중계기판(8)을 설치한 제4의 실시형태를 나타낸다. 이 경우도, 상기 각 도시예와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세설명은 생략한다. 이 경우에는 상기 도 3과 같이 하중판(3)에 중계기판(8)을 배치하고, 그 중계기판(8)에 절연판(11)을 적층상태로 배치하고 있다. 이 경우에도, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 7에 본 발명에 따른 제5의 실시형태를 나타낸다. 또, 상기 각 도시예와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세설명을 생략한다.
이 제5의 실시형태에서는, 웨이퍼(2)에 대향하는 하중판(3)의 면측에 절연판(11)이 적층상태로 배치되어 있으며, 그 절연판(11)에 관통공(13)이 마련되어 있다. 그 관통공(13)내에 내부도체(6)의 노출부분(6a)이 드러나도록, 절연판(11)이 하중판(3)에 대하여 결합되어 있다.
관통공(13)에는 도전성 코일스프링 형상의 접촉자(14)의 일부에 형성된 조권부분(14a)이 수용되어 있다. 그 조권부분(14a)보다 작은 직경의 밀착감김부분(14b)이 조권부분(14a)과 동축적으로 형성되어 있으며, 그 밀착감김부분(14b)이 절연판(11)의 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 또, 관통공(13)의 도면에서의 하측의 출구부분에는, 밀착감김부분(14b)을 통과가능하나 조권부(14a)를 이탈방지하는 크기의 이탈방지 수단으로써의 반경방향의 내향단부(13a)가 형성되어 있다. 이와 같이 본 실시예에 의하면, 웨이퍼(2)를 향해 열린 지지공(7)이 절연판(11)의 관통공(13) 및 내부도체(6)의 평탄한 노출부분(6a)을 조합하는 것에 의해 구성되어 있다.
그리고, 접촉자(14)의 조권부분(14a)의 몰입단이 내부도체(6)의 관통공(13)내에 드러나 있는 노출부분(6a)에 접촉하고, 조권부분(14a)과 밀착감김부분(14b)의 사이의 단차부가 반경방향의 내향단부(13a)에 맞닿아 관통공(13)내에 소정의 압축상태로 조권부분(14a)이 유지되도록 되어있다.
이 도시예에서는 상기와 같이 조권부분(14a)이 소정량 축선방향으로 압축된 상태로 설치되어 있음으로써, 밀착감김부분(14b)이 피접촉체에 대하여 접촉당초부터 어느 정도의 접촉압을 가지고 접촉시킬 수 있고, 안정된 접촉저항을 얻을 수 있다.또, 조권부분(14a)전체가 지지공(7)내에 있으며, 밀착감김부분(14b)만이 지지공(7)으로부터 돌출함으로써, 접촉자(14)의 돌출방향 높이를 적절히 맞출수 있으며, 접촉자(14)와 웨이퍼 등의 검사대상을 고정도(高精度)로 서로 접촉시킬 수 있다. 더욱이, 어셈블리가 용이하게 각 부분으로 분해가능함으로써, 교환 및 수리가 간단해진다. 조립시에 관통공(13)내에 접촉자(14)를 떨어뜨려 넣듯이 삽입하여 두고, 그 뒤, 접촉자(14)의 조권부분(14a)의 스프링력에 대항하여 하중판(3)과 절연판(11)을 중첩하여 적층상태로 조합하여 고정할 수 있다. 접촉자(14)의 기단부를 확실히 고정하기 위해 땜납이 이용되어도 좋으나, 조권부분(14a)의 탄성이, 접촉자(14)의 기단부와 내부도체(6)의 사이의 소요의 접촉상태를 달성하기에 충분하다면, 땜납을 사용하지 않을 수 있다.
또, 도 8에 본 발명에 따른 제6의 실시형태를 나타낸다. 이 도 8에 있어서도 상기 각 도시예와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세설명은 생략한다. 특히 도 7에 나타낸 실시예에 유사한, 이 제6의 실시형태의 것에서는 접촉자(15)에, 지지공(7)으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 밀착감김부분(15a)과,지지공(7)내에 수용되는 조권부분(15b)에 더하여, 조권부분(15b)에 인접되게 조권부분(15b)의 내단측에 고정용 밀착감김부분(15c)을 연속하여 형성하고 있다.
하중판(3)의 내부도체(6)의 노출부분(6a)에는, 제1실시예와 마찬가지의 오목부(6b)가 마련되며, 그 오목부(6b)내에 접촉자(15)의 고정용 밀착감김부분(15c)이 몰입상태로 조합되고, 예를 들어 납땜되어 내부도체(6)와 접촉체(4)가 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다.
이 도시예에서는 접촉자(15)와 내부도체(6)의 전기적 접속이 땜납에 의함으로써, 극히 안정되고 접속저항이 작은 접속상태가 된다. 그리고, 조권부분(15a)이 소정량 축선방향으로 압축된 상태로 지지공(7)내에 지지되어 있으며, 밀착감김부분(15b)이 피접촉체에 대해, 접촉 당초부터 어느 정도의 접촉압을 가지고 접촉시킬 수 있으므로, 안정된 접촉저항을 얻을 수 있다. 또, 외측의 밀착감김부분(15b)보다 큰 직경의 조권부분(15a) 및 내측의 밀착감김부분(15c)이 지지공(7)내에 보유되며, 다른 경을 가지는 부분간에 마련된 환상단차부가, 절연판(11)의 관통공(13)에 마련된 단부(13a)에 걸어 맞춰지며, 외측의 밀착감김부분(15b)이 지지공(7)으로부터 돌출되게 되므로, 접촉자(15)의 돌출방향의 높이를 적정하게 맞출수 있으며, 고정도로 접촉시킬 수 있다.
또, 도 9에 본 발명에 따른 제7의 실시형태를 나타낸다. 이 도 9에 있어서도, 상기 실시예와 마찬가지 부분에 동일한 부호를 붙이고 그 상세설명은 생략한다. 본 실시형태에서는 도시된 것처럼, 절연판(11)의 외면(접촉자(14)의 밀착감김부분(14b)의 돌출측의 면)에, 접촉자(14)가 대응하는 지지공(7)으로부터 돌출되는 것을 제한하기 위한 수단으로써의 절연체로 이루어지는 지지판(16)이 적층상태로 결합되어 있다. 지지판(16)에는, 도 7에 있어서 관통공(13)의 출구에 마련한 반경방향의 내향단부(13a) 대신에, 밀착감김부분(14b)을 통과가능하게 하나, 큰 직경의 조권부분(14a)의 이탈을 막을 수 있는 크기의 개구(16a)가 마련되어 있다.
그리고, 지지판(16)에 의해 이탈 방지된 조권부분(14a)은, 도 7의 도시예와 마찬가지로 소정량 축선방향으로 압축된 상태로 관통공(13)내에 지지되어 있음으로써, 밀착감김부분(14b)을 피접촉체에 대해, 접촉 당초부터 어느 정도의 접촉압을 지니고 접촉시킬 수 있으므로, 안정된 접촉저항을 얻을 수 있음과 동시에, 상기 압축상태에 의해 초기 하중이 있음으로 해서, 접촉자(14)의 돌출방향의 높이를 적절히 맞출 수 있어서, 검사대상에 대해 고정도로 접촉시킬 수 있다.
또, 도 10에 본 발명에 따른 제8의 실시형태를 나타낸다. 이 도 10에 있어서도, 도 9와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세설명은 생략한다. 본 실시형태에서는 도시한 것처럼, 절연판(11)에 지지판(16)을 적층하여 마련한 구조에 대해서는 도 9의 것과 마찬가지이며, 접촉자(15)의 조권부분(15a)에 연속하여 형성한 고정용 밀착감김부분(15c)을 내부도체(6)의 지지공(7)내에 몰입하고, 납땜으로 고착한 구조에 대해서는 도 8의 것과 같다.
이 실시형태에서는, 도 8의 것과 마찬가지로 접촉자(15)와 내부도체(6)의 전기적 접속이 극히 안정되고 접촉저항이 작은 접속상태로 됨과 동시에, 조권부분(15a)이 소정량 축선방향으로 압축된 상태로 지지공(7)내에 지지되어 있으며, 밀착감김부분(15b)이 피접촉체에 대해 접촉 당초부터 어느 정도의 접촉압을 지니고 접촉시킬 수 있으며, 안정된 접촉저항을 얻을 수 있음과 동시에, 초기 탄성하중이, 지지공(7)내에 수용된 접촉자(15)의 부분을 압축함으로써 얻어짐에 따라, 접촉자(15)의 돌출방향의 높이를 적절히 맞출 수 있으며, 고정도로 접촉시킬 수 있다.
또, 도 11에 본 발명에 따른 제9의 실시형태를 나타낸다. 이 도 11에 있어서도, 도 10과 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세설명은 생략한다. 본 실시형태에서는, 도시된 것처럼, 절연판(11)에 지지판(16)을 적층하여 설치하며, 접촉자(17)의 고정용 밀착감김부분(17c)을 내부도체(6)의 노출부분(6a)에 마련한 오목부(6b)내에 몰입하고, 납땜으로 고착한 구조에 대해서는 도 9의 것과 같다.
이 실시형태에서는, 접촉자(17)의 조권부분을 비교적 큰 피치로 조권한 대(大)피치부(17a)와, 그 대피치부(17a)보다 작은 피치로 조권한 소(小)피치부(17d)로 구성되어 있다. 이와같이 하여, 접촉자(17)를 웨이퍼(2)에 접촉시켰을 때에, 축선방향으로 압축되어 소피치부(17d)의 각 권선간을 밀착시킬 수 있고, 검사나 측정시에 있어 접촉자(17)의 인덕턴스 및 저항을 낮게 할 수가 있다.
또한, 도 11에서는 2단 피치구조의 접촉자(17)를 지지하는 구조를 도 10의 것에 대해서 나타냈으나, 도 7 내지 9의 각 구조의 것에 대해서도 적용 가능하다. 더욱이, 절연판(11)을 이용하지 않은 도 1 내지 6의 각 구조의 것에 대해서도 적용 가능하다. 후자의 경우, 접촉자(4)의 바깥쪽으로 돌출된 조권부의 피치를 2단계로 하면 좋다.
또, 각 접촉자의 코일끝의 형상에 대해서는 무연삭의 것을 나타냈으나, 코일 축선에 직교하는 평탄면 형상으로 연삭해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 예를 들어 고정용 밀착감김부분을 지지공으로 삽입한 경우에, 지지공의 저면에 연삭으로 평탄한 축선방향면이 접촉하여, 지지공에 대해서 대략 수직으로 세워 설치한 상태로 할 수 있기 때문에, 접촉자를 대응하는 지지공(7)에 삽입하는 작업을 용이하게 할 수 있는 효과를 얻는다. 또, 밀착감김부분의 코일끝을 연삭의 평탄면 형상으로 함으로써, 피접촉체에 대해 용이하게 면접촉을 시킬 수 있으며, 동시에 접촉자에 대해 굽힘 모멘트가 가해지는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 두 개의 요소도, 내부도체와 접촉자 사이의 접촉저항을 저감하는데 공헌할 수 있다.
또, 본 발명의 도전성 접촉자구조는, 웨이퍼 테스트용의 프로브카드에 사용할 뿐만 아니라, 반도체 소자용의 소켓이나 커넥터에도 적용할 수 있는 것이다.
도 12는 본 발명이 적용된 도전성 접촉자(21)의 개략적 종단면도로써, 이것은 여기에 사용할 수도 있으나, 통상은 복수의 피접촉개소를 마련하고 있는 검사대상에 대해 다점 동시검사를 행하도록 다수 배열한 상태에서 이용된다.
본 도전성 접촉자(21)는, 지지공(28)이 절연성 지지기판(22)을, 그 두께방향으로 관통하는 관통공(23)에 의해 획정하고, 그 관통공(23)내에 도전성 침상체(24)를 동축적으로 수용하며, 그 도전성 침상체(24)를 압축 코일스프링(25)에 의해 지지공(28)에서 바깥쪽으로 돌출시킨 방향으로 탄성 바이어스 되도록 하여 구성되어 있다. 지지기판(22)의 도면에서의 상면에는, 전기신호를 전달하기 위한 중계기판(29)이 적층상태로 고착되어 있으며, 그 중계기판(29)내에는, 그 두께방향으로 전기신호를 통하기 위한 내부도체(26)가 일체적으로 설치되어 있다. 중계기판(29)은 하중판으로 이루어 지는 것도 무방하다.
이와같이 하여 마련된 중계기판(29)에 예를 들어 검사회로기판을 적층하여 사용함에 따라, 다른 피검사대상의 다양한 배선패턴이나 단자배치에 각각 대응시킨 중계기판을 준비하면, 피접촉부위의 배치패턴이 다른 여러 종류에 대응 가능하게 된다.
도전성 침상체(24)는, 피검사대상에 접촉시키는 머리부(24a)와, 머리부(24a)의 몰입방향 단측에 마련된 대경부(24b)와, 대경부(24b)에서 머리부(24a)와는 상반되는 후단까지 연장되는 축부(24c)를 동일축상에 가지며 형성되어 있다. 또, 지지공(28)에 의해, 도전성 침상체(24)의 대경부(24b)와, 축부(24b)에 동일축상으로 감겨진 압축 코일스프링(25)이 수용되어 있으나, 그 상기 중계기판(29)과 상반되는 측에는, 머리부(24a)를 축선방향으로 출몰 가능하게 지지하는 소경부(23a)가 형성되어 있으며, 그 지지공(23)의 소경부(23a)와의 경계인 단부에 대경부(24b)가 맞닿아서, 도전성 침상체(24)가 돌출방향에 대해 빠지지 않도록 되어있다. 또한, 본 도시예에서는 머리부(24a)의 돌출단측을 끝이 예리하게 형성하고 있으나, 머리부(24a)의 돌출단측의 형상에 있어서는, 피접촉체의 형상에 따라 다양한 형상으로 해도 무방하며, 예를 들어 땜납 볼에 접촉시키는 경우에는 끝을 예리하게 하지 않고 평탄면으로 형성한다.
상기와 같이 축부(24c)에 감긴 압축 코일스프링(25)은, 대경부(24b)와 중계기판(29)의 사이에 초기하중으로 압축된 상태로 결합되어 있다. 본 도시예에서는, 축부(24c)의 대경부(24b) 근방부분에는, 압축 코일스프링(25)의 대응하는 코일단부가 탄력적으로 감겨 결합되도록, 압축 코일스프링(25)의 내경보다 약간 경이 확대된 칼라부(24d)가 형성되어 있으며, 도전성 침상체(24)를 지지공(23)내에 삽입하기 전 및 그 사이에 도전성 침상체(24)와 압축 코일스프링(25)을 탄력적으로 조합한 일체적인 유니트로써 취급할 수 있고, 조합을 용이하게 하고 있다. 또, 압축 코일스프링(25)의 칼라부(24d)에 대한 접합은, 감아 붙이는 것 뿐만 아니라, 납땜해도 좋고, 혹은 단순히 삽입정도의 조합으로도 접촉압이 걸리므로 가능하다.
또, 압축 코일스프링(25)에는, 도전성 침상체(24)의 몰입방향측인 중계기판(29) 측에, 자연상태로 밀착감기 한 밀착감김부(25a)가, 도 12의 대기상태에서 축부(24c)의 도면의 상측인 연장방향 단부에 축선방향에 대해 약간 겹쳐지는 곳까지 설치되어 있다. 이렇게 하여 형성된 압축 코일스프링(25)은, 그 한편의 코일단부(도면의 하측)는 도전성 침상체(24)의 축부(24c)의 대경부(24b) 근방부분에 고정 설치되며, 다른 편의 밀착감김부(25a)의 코일단(도면의 상측)을, 중계기판(29)의 내부도체(26)의, 지지공(28)내에 드러나는 노출부분(26a)에 마련된 오목부(26b)내에 몰입시켜, 그 저면에 맞닿게 한다.
또한, 도전성 접촉자(24) 및 압축 코일스프링(25)을, 금도금 혹은 동등한 표면처리를 하는 경우가 있으나, 전기신호에 악영향을 미치지 않는 전기특성이 좋은 재질의 것을 사용함으로써, 표면처리를 하지 않고, 순재료 상태로 할 수 있다. 또, 압축 코일스프링(25)의 신축운동이 원활하도록, 축부(24c)의 외경보다 압축 코일스프링(25)의 내경이 약간 크게 되어있다.
이렇게 하여 구성된 도전성 접촉자(21)에 의해 검사를 할 경우에는, 지지기판(22)을 피검사체(27)측으로 내려서, 도 13에 나타낸 것처럼, 머리부(24a)의 예리한 선단을 피접촉체로써의 패드(27a)에 맞닿게 하고, 압축 코일스프링(25)을 압축변형시켜, 패드(27a)의 표면의 산화막을 깨트릴 수 있는 정도의 하중으로 도전성 침상체(24)를 패드(27a)에 접촉시킨다.
검사상태에서 전기신호는, 도 13의 화살표(I)에 나타낸 것처럼, 패드(27a)에서 도전성 침상체(24)를 통해, 압축 코일스프링(25)을 거쳐 내부도체(26a)에 전달된다. 이 때, 압축 코일스프링(25)의 내경이 축부(24c)보다 약간 확대되어 있음으로 써, 압축변형에 의해 압축 코일스프링(25)은 지지공(23)내에서 휘거나 주름지게 되며, 밀착감김부(25a)의 내경부가 축부(24c)의 외주면에 접촉하는 부분이 발생한다.
따라서, 도전성 침상체(24)에서 압축 코일스프링(25)에 전달되는 전기신호는,상기에서와 같이 밀착감김부(25a)의 접촉부가 됨과 동시에, 밀착감김부(25a)에서는 도 13에 나타낸 것처럼, 나선형의 경로가 아닌, 압축 코일스프링(25)의 축선방향을 따라 직선적으로 전기신호가 흐르게 됨으로써, 조권부에 코일형상으로 전기신호가 흐르는 것에 의한 인덕턴스 및 저항의 증대가 생기지 않는다.
또, 도 12의 대기상태에서, 도시예에서는 축부(24c)의 연장방향 단부가 밀착감김부(25a)내에 약간 드러나는 정도로 되어 있으나, 양자를 축선방향에 대해 서로 현저히 겹쳐지도록 해도 무방하다. 또, 대기상태에서, 전혀 겹쳐지지 않아도 괜찮다. 어느 쪽이든, 도전성 침상체(24)가 패드(27a)에 접촉하여 조금이라도 몰입상태가 된다면, 축부(24c)가 밀착감김부(25a)에 접촉가능하게 되며, 피검사체측의 요철의 차이에 의해 각 도전성 접촉자(21)마다 압축 코일스프링(25)의 압축변형량의 대소가 생기더라도, 항상 밀착감김부(25)에서 접촉가능하다면 괜찮다.
또, 도 14에 나타낸 것처럼, 압축 코일스프링(25)의 밀착감김부(25a)의 외주면에 땜납등에 의한 도전막(30)을 일체적으로 형성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 밀착감김부(25a)는 파이프와 같은 상태가 되며, 전기적으로 한층 안정화된다. 그런데, 본 발명의 가장 넓은 개념에 의하면, 밀착감김부(25a)를 이용하는 것은 바람직하기는 하나, 필수적인 것은 아니다. 용도에 따라서는, 밀착감김부(25a)를 폐지하여도, 그다지 성능을 저하시키지 않는 경우도 있다.
상기 도시예에서는 내부도체(26)의 지지공(23)에 드러나는 노출부분(26a)에, 밀착감김부(25a)의 코일단부를 수용하는 오목부(26b)를 마련했으나, 도 15에 나타낸 것처럼, 내부도체(26a)의 지지공(23)에 드러나는 면을, 중계기판(29)의 절연판(22)에 대한 접합면과 동일면에 형성하여도 좋다. 또, 도 15에서는, 상기 도시예와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 도시예 및 도 15의 도시예 공히, 내부도체(26)와 밀착감김부(25a)를 납땜하여 서로 접합해도 좋고, 그 경우에는, 전기적 안정성을 한층 향상시킬 수 있다. 또, 상기 도시예에서는 압축 코일스프링(25)의 코일단 형상을 연삭으로 마무리가공을 했으나, 특히, 코일경이 극히 작은 경우에는 연삭하지 않아도 무방하다.

Claims (16)

  1. 도전성 접촉 유니트 시스템으로서,
    제1 및 제2의 면을 가지는 기판과,
    상기 제2의 면에서 끝나는 단부를 가지는 내부도체와,
    상기 내부도체의 상기 단부를 내부에서 노출시키도록 상기 제2의 면에 마련된 지지공과,
    상기 지지공내에 수용되며, 상기 내부도체의 상기 노출단부와 전기적으로 접촉하는 내단과, 상기 지지공에서 출몰이 자유롭게 돌출하며, 피접촉체에 접촉하기 적합한 외단을 가지는 접촉자와,
    상기 접촉자를 탄력적으로 지지하는 바이어스 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판이 내부회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 접촉자가, 상기 지지공내에 수용된 기단을 가지는 도전성 코일부재를 포함하며, 도전성 코일부재가 상기 바이어스 수단을 이루기 위한 소요의 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 도전성 코일부재의 상기 기단이, 밀착감김부를 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 코일부재의 상기 기단이, 상기 내부도체에 전기적으로 접속된 상기 지지공의 부분에 납땜접속되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 코일부재가, 예비압축상태로 상기 지지공내에 지지된 조권부를 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 코일부재의 상기 조권부가 대피치부 및 소피치부를 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 코일부재가, 상기 지지공으로부터 돌출되는 밀착감김부를 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 접촉자가, 상기 지지공내에 슬라이딩 가능하게 수용된 침상체로 이루어지며, 상기 바이어스 수단이, 상기 지지공의 저부와, 상기 접촉자에 마련된 환상 단차부의 사이에 배치된 압축 코일스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    적어도, 상기 접촉자의 선단과 검사대상 사이의 접촉결과, 상기 압축 코일스프링이 압축변형된 때에는, 상기 접촉자의 기단과 전기적으로 접속할 밀착감김부를 이루는 기단부를, 상기 압축 코일스프링이 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 밀착감김부의 인접하는 코일소선들이, 땜납 또는 납재에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 압축 코일스프링의 선단부에 탄력적으로 끼워 넣을 칼라부가, 상기 접촉자의 상기 환상 단차부에 인접하여 마련되어 있는 것을 특징으로하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 지지공이, 상기 내부도체의 상기 노출단부에 마련된 오목부에 의해 획정되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제2의 면에 배치된 절연판을 더 가지며, 상기 지지공이,상기 내부도체의 상기 노출단부 및 거기에 축선방향으로 정렬되도록 상기 절연판에 마련된 관통공의 내주면에 의해 획정되는 것을 특징으로 하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 절연판에 마련된 상기 관통공이, 상기 기판에서 떨어진 측의 단부에 소경부를 가지며, 상기 소경부가, 상기 접촉자의 상기 지지공으로부터의 돌출길이를 규제하기 위한 규제수단을 구성하는 것을 특징으로하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 절연판의, 상기 기판으로부터 떨어진 측의 면에 배치된 지지판을 더 가지며, 상기 지지판이, 상기 절연판의 상기 관통공에 맞춰 정렬되며, 상기 절연판의 상기 관통공보다 작은 직경의 관통공을 가지고, 그에 의해 상기 접촉자의 상기 지지공으로부터의 돌출길이를 규제하기 위한 규제수단을 구성하는 것을 특징으로하는 도전성 접촉 유니트 시스템.
KR1019980707958A 1996-04-12 1997-04-10 도전성 접촉 유니트 시스템 KR100326723B1 (ko)

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JP11578296 1996-04-12
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